长江口北支沉积动力环境分析

文章编号:1000-5641(2001)01-0090-07

长江口北支沉积动力环境分析

贾海林,　刘苍字,　杨　欧

(华东师范大学河口海岸国家重点实验室、河口海岸研究所,上海　200062)

摘要:长江口北支为喇叭形准强潮河口,其发育深受地形条件、水动力因素和泥沙来源的制

约,并因此而形成了复杂的沉积环境和沉积特征。作者以北支表层沉积物粒度分析资料为依

据,阐明长江口北支表层沉积物的分布规律,试用M.Pejrup 的新三角图式划分长江口北支

的沉积动力环境(相),以期揭示北支的沉积作用机制,为深入研究长江口北支演变规律及北

支的开发治理提供科学依据。

关键词:长江口北支;　沉积动力环境;　三角图式

中图分类号:P736.2 文献标识码:A

0　前 言

长江口自徐六泾以下三级分汊、四口入海,其中一级分汊是以崇明岛为界将长江口分为南支和北支,南支为长江口主泓,以下分北港、北槽和南槽三个入海通道。北支是长江河口的一条独流入海汊道。

如所熟知,北支曾是长江径流下泄的主泓道,18世纪中叶以后,长江口主泓转向南支,遂使北支成为支汊。1915年北支径流分流量尚占长江口总径流量的25%,20世纪50年代以来北支径流量急剧减少,北支潮水倒灌南支的现象时有发生,以至北支从以径流为主的落潮槽转变为以潮流为主的涨潮槽。由于水动力条件的变化,导致地貌过程和沉积作用的分异,从而形成复杂的沉积环境和沉积特征。

前人对长江口北支的研究主要集中在河槽演变和开发治理方面[1～4],而对北支沉积特征和沉积环境的研究很少。本文以近100个底质样品的粒度分析资料为基础,结合北支的水动力条件和地貌类型,综合分析长江口北支的沉积特征,并对北支的沉积环境做进一步划分。1　制约长江口北支沉积作用的主要因素

1.1　地形

长江口北支位于上海崇明岛和江苏海门、启东之间,西起崇头,东至连兴港,全长78.8千米(图1)。上口崇头断面河宽3.0千米,下口连兴港断面宽达16千米,最窄处在青龙港附近,河宽仅1.8千米。由青龙港向下的北支在地形上呈喇叭状。整个北支河段在地貌结构上可分为三个不同区段:

　收稿日期:2000-06

　基金项目:国家自然科学基金资助项目(49876023)

　作者简介:贾海林(1975-),男,硕士研究生.

　第1期

2001年3月华东师范大学学报(自然科学版)Journal of East China Normal U niversit y (Natural Science )No.1　Mar.2001

图1　长江口北支形势图

Fig.1　Topograp hy of t he Nort h Branch in Changjiang Estuary

北支上口至青龙港段:河道呈N E -SW 方向,上宽下窄,平面上呈倒喇叭形。主要水下地貌类型为深槽和沙嘴,深槽沿崇明岛西侧楔入,至牛棚港以北直趋北岸青龙港。沙嘴位于海门一侧,是在落潮水流作用下形成的边滩型沙嘴。

青龙港至三条港段:河道呈N W -SE 向,平面上呈喇叭形。其中青龙港到大新港为一弯道,南岸为凸岸。大新港到三条港为分汊河道,主要地貌类型为心滩和汊道,深泓沿北岸而行。

三条港至北支下口段:江面展宽,河道呈N WW -SEE 向,主要地貌类型为潮流脊、潮汐水道。位于河道中间的潮流脊主要由西黄瓜沙和东黄瓜沙组成。潮流脊以北为北支主槽,潮流脊以南为北支副槽[3]。

从地貌过程分析,北支具有南涨北坍、沙洲淤高扩大,河道缩狭变浅的趋势。近30年来,整个北支河槽容积减小1.9×108m3,使北支成为典型的宽浅喇叭形河口湾。

1.2　水动力

长江口北支的水动力是以潮流为主,潮汐性质为非正规浅海半日潮,潮波具有明显的驻波性质。当外海潮波传入北支后,因受床底变浅和喇叭形边界条件的制约,逐渐发生变形,潮差自口外向内逐渐增大,三条港平均潮差2.99米,灵甸港平均潮差3.08米。潮波强烈变形的结果,在灵甸港至青龙港河段形成涌潮,大潮时潮头可达1.5米[5]。北支的潮流以半日分潮流为主,涨潮历时小于落潮历时,自下而上涨潮历时与落潮历时的差值不断增大。从三条港至青龙港,涨潮历时由4小时52分缩短到3小时09分,落潮历时由7小时33分增加至9小时17分。涨潮流速一般大于落潮流速,而北支上段青龙港断面在大、中潮时,涨潮流速>落潮流速,小潮时则落潮流速>涨潮流速(表1)。

表1　北支代表断面平均流速[5]

Tab.1　Variation of average velocity of typical sections in Nort h Branch (单位:m/s )

潮别

站位

1984.8.28～1984.9.4(丰水期)1987.2.16～1987.2.24(枯水期)大潮涨落中潮涨落小潮涨落大潮涨落中潮涨落小潮涨落青龙港

1.70 1.27 1.15 1.040.290.640.920.470.740.42

0.340.44三条港 1.090.970.820.690.420.361

9第1期贾海林,等:长江口北支沉积动力环境分析

长江径流绝大部分由南支排泄入海,北支的平均分流比约为长江径流总量的4%,经由青龙港断面下泄的平均径流量可达1050m 3/s 左右。尽管1959年以来北支净潮量倒灌南支的现象时有出现,但径流对北支,特别是北支上段的影响不容忽视。80年代以来,进入北支的径流量有所增加,使南北支会潮点下移,北支河段出现上冲下淤现象。

1.3　泥沙

长江北支是以涨潮为优势的河段,涨潮平均含沙量大于落潮。据实测资料,三条港断面涨落潮平均含沙量分别为6.03和4.99千克/立方米,青龙港断面涨落潮平均含沙量分别为

4.94和3.00千克/立方米。由于涨潮流速大于落潮流速,致使涨潮时携入的泥沙落潮时不能全部带走,因此成为北支河道不断淤积和束窄的重要原因

。

对于北支的泥沙来源,一般认为悬沙主要来自口外,其中包括南支入海泥沙和长江水下三角洲再悬浮泥沙随涨潮流进入北支。底沙一部分源于崇头以上的长江河床,一部分是原先滞留水道内的粗屑沉积物在涨落潮流作用下重新分配。

2　长江口北支沉积物类型及其分布

根据长江口北支沉积物粒度分析结果,北支的沉积物类型有细砂(FS )、粉砂质砂(TS )、砂质粉砂(S T )、砂—粉砂—粘土(S T Y 、S YT 、YS T 等)、粘土质粉砂(YT )和粉砂质粘土(T Y )等类型(图2)。不同类型的沉积物,其分布的部位不同,细砂主要分布在北支上段的心滩、边滩、沙嘴和下段的潮流脊之上;粉砂质砂和砂质粉砂主要分布在北支上段的深槽内;砂—粉砂—粘土主要分布在深槽内或深槽边缘;粘土质粉砂和粉砂质粘土则主要分布在北支下段的深槽内,在北支上段深槽内亦偶有分布。

图2　长江口北支表层沉积物类型图

Fig.2　Type of surface sediments in Nort h Branch of Changjiang Esturay

纵观长江口北支沉积物的分布,有一定的规律可寻。在纵向分布上,头兴港以上以细砂和粉砂质砂为主,间或有砂—粉砂-粘土和粘土质粉砂等出现于深槽或汊道内。头兴港以下则以粘土质粉砂和粉砂质粘土为主,间或有细砂成条带状分布。总体上表现为北支上段以粗为主,粗中有细,北支下段以细为主,细中有粗。

3　沉积动力环境分析

3.1　一种用于区分河口环境的三角图式

众所周知,沉积物的粒度分布受制于泥沙输入的形式及水动力对泥沙颗粒再分配的能力。因此,沉积物的粒度结构可以指示其沉积时的水动力强度,从而被作为判别沉积环境的29华东师范大学学报(自然科学版)2001年